Los investigadores de A * STAR han comparado la capacidad de varios metales nobles y dieléctricos para mejorar la fluorescencia, con miras a tecnologías más sensibles para crear nuevas aplicaciones en biología y medicina.
La fluorescencia ocurre cuando un electrón, después de la excitación de una molécula de fluoróforo, vuelve del estado excitado a su estado fundamental y emite un fotón de luz. Utilizando este fenómeno, etiquetado fluorescente, una técnica altamente sensible y no destructiva, permite la unión a una región específica o grupo funcional en una molécula diana, como una proteína o enzima.
El etiquetado fluorescente se usa comúnmente para rastrear compuestos biológicos o químicos en mineralogía, forense, y medicina. Su aplicación en la secuenciación de ADN, biología molecular y celular, y la industria de la seguridad alimentaria también está atrayendo un interés considerable, pero se basa en la luz emitida por un solo fluoróforo, que es generalmente débil, frustrando su sensibilidad.
Esto está impulsando la búsqueda de tecnologías que amplifiquen la fluorescencia, animando a Bai Ping y sus colegas del Departamento de Electrónica y Fotónica del Instituto de Computación de Alto Rendimiento A * STAR de Singapur a comparar las capacidades de mejora de la fluorescencia de las nanopartículas dieléctricas y las nanopartículas metálicas plasmónicas de plata y oro.
"Previamente, Se han utilizado metales porque pueden confinar la luz en un área pequeña, produciendo una señal más fuerte, "explica Bai". Pero, cuando el metal se coloca cerca del fluoróforo, parte de la luz es reabsorbida por el metal, lo que se denomina extinción, lo que reduce sus capacidades de mejora de la fluorescencia ".
Como los materiales dieléctricos no se enfrían, particularmente en el rango de luz visible, también se han utilizado; pero tienen menores capacidades de confinamiento en comparación con los metales.
"Se necesita un híbrido que combine las ventajas de ambos materiales, ", Dice Bai." Nuestro trabajo compara el rendimiento de ambos materiales teniendo en cuenta sus estructuras y entornos operativos, proporcionando una comparación objetiva ".
Debido a las pequeñas distancias entre los materiales y los fluoróforos, una comparación experimental es muy desafiante. Los investigadores utilizaron una simulación basada en un modelo de nanopartículas de esfera simple, y observó la mejora de la fluorescencia en un entorno de aire y agua. Esto les permitió observar las diferentes características de confinamiento físico de cada material.
"Nuestros resultados muestran que en el aire el dieléctrico es mejor, pero en el agua los metales funcionan mejor, "dice Bai." Esto nos brindó conocimientos para explorar nuevos materiales y estructuras que podrían combinar las ventajas de ambos materiales, con el potencial de tecnologías más sensibles ".
